Lāzeru un lāzerdiožu parametru novērtējums

1.4. Aktīvā vide (pusvadītāju struktūra)
Aktīvā vide ir vide, kura pastiprina gaismas jaudu, parasti gaismas stara veidā. Aktīvā vide ir nepieciešama, lai kompensētu rezonatora zudumus. Par cik aktīvā vide piešķir enerģiju pastiprinātajai gaismai, arī tai pašai ir nepieciešams saņemt enerģiju. Procesu, kurā aktīvajai videi tiek pievadīta enerģija, sauc par sūknēšanu. Par sūknēšanas avotu var kalpot elektriskā strāva vai arī gaisma, ar īsāku viļņa garumu kā signāla viļņa garums. Absorbējot pievadīto enerģiju, aktīvā vide ierosina fotonus pāriet uz augstāku enerģijas līmeni, tādējādi izraisot stimulēto emisiju. Pastiprinājums rodas stimulētās emisijas pārejas laikā uz mazāku enerģijas līmeni. Par aktīvo vidi izmanto: gāzes, kristālus, krāsvielas, pusvadītājus.
Kristālā diskrētie enerģijas līmeņi katrā atomā paplašinās līdz enerģētiskajām joslām. Katrs kvantu stāvoklis atomā rada noteiktu enerģijas joslu. Kristāla savienotās stāvokļu kombinācijas kļūst par valentām joslām (VB), bet šo stāvokļu nesavienotās kombinācijas kļūst par vadāmības joslām (CB). Enerģijas atšķirība starp valentām un vadāmības joslām tiek saukta par enerģijas spraugu. Ja valentās joslas ir daļēji pildītas, tad šis materiāls ir p-tipa, bet ja vadāmības joslas ir daļēji pildītas, tad šis materiāls ir n-tipa. Lai noteiktu elektronu stāvokli pusvadītājā ir pielietots Fermi līmenis. Tas ir enerģijas līmenis, kuru ieņem elektrons. Fermi līmenis (EFP) p-pārejā atrodas tuvu valences joslai un EFN n-pārejā blakus vadāmības joslai. Kad pusvadītāji ar dažādām joslu struktūrām tiek kombinēti, izveidojas heteropāreja. Par diodi tiek saukta p-n heteropāreja. Elektroni un caurumi pārvietojas uz otru pusi dažādu Fermi līmeņu dēļ. Tie savienojas savā starpā atstājot p-pusi ar negatīvu lādiņu un n-pusi ar pozitīvu lādiņu. Šis reģions tiek saukts par telpas lādiņa slāni (SCL). …